雙變換UPS的系統結構
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UPS已有近40年的應用歷史，最初的UPS 產品主要用于大型計算機系統的供電，隨著數字技術的發展，其應用范圍逐漸擴大，在電信、金融、能源、交通、醫藥、教育、商業、工業、軍事等各個領域都得到了廣泛的應用。現在UPS已成為重要負載必不可少的配套電源系統。目前要求由UPS 供電的負載設備容量范圍很寬，對電源的要求也不盡相同，因此，不可能由采用同一種電路技術和系統結構的UPS為各種負載設備供電。在這種情況下，出現了各種各樣不同的UPS產品和UPS供電系統，分別用于不同的應用場合。
根據IEC62040-3標準規定，UPS有三種基本的系統結構形式， 即冷備用UPS （passive standby UPS）、市電交互UPS （line interactive UPS）和雙變換UP
這些UPS系統各有其優缺點，其中雙變換UPS是被公認為性能最好、可靠性最高的一種UPS，適用于各種應用場合。因而也是應用最多的一種UPS。在電信系統中應用的大中型UPS幾乎全部是雙變換UPS。 為了進一步提高UPS系統的可用度，可以采用多個雙變換UPS單機系統構成各種類型的冗余UPS系統，以確保在一個單機系統故障或進行維護保養時UPS仍能不間斷地為負載供電。
本文介紹雙變換UPS的單機系統和各種冗余系統的結構、特點及應用趨勢。
1 雙變換UPS單機系統結構
1.1 系統組成和工作方式
雙變換UPS系統如圖1所示，由整流器／充電機、逆變器 蓄電池和轉換開關組成。其特點是整流器/充電機-逆變器串聯連接在交流輸入電源和負載之間，無論交流輸入電源正常與否，負載始終由逆變器供電。
這種UPS有三種工作方式：正常方式、儲能方式和旁路方式。
（1） 正常方式
交流輸入電源經整流器／充電機－逆變器的組合電路，進行了整流（AC/DC）和逆變（DC/AC）兩次變換，負載由逆變器供電，由于負載所需的全部功率經過了兩次變換，因此這種UPS稱為雙變換UPS。
（2） 儲能方式
當交流輸入電源電壓超出預定的容限或故障時，由蓄電池放電供給逆變器直流電，使逆變器繼續運行，不間斷地供給負載交流電源。
當交流輸入電源恢復正常時，UPS恢復正常工作方式，如果交流輸入電源長時間停電，UPS將繼續在儲能方式下運行，直到蓄電池的儲能用完。為了保護交流輸入電源長時間停電，一般應配置備用柴油發電機組。
（3） 旁路方式
雙變換UPS一般都有靜態旁路開關，在下列情況下可以通過靜態開關自動地將負載從逆變器暫時轉換到旁路電源：
（1）UPS內部故障
（2）負載電流瞬變（出現浪涌或故障電流）
（3）UPS過載
（4）蓄電池放電至終止電壓
為了保證在逆變器和旁路電源之間不間斷地進行負載轉換，UPS的逆變器必須與旁路電源同步，以便采取先合后斷的轉換方式，即逆變器和旁路電源有短暫的一段時間并聯，然后斷開其中一個電源 。另外還有一個稱為維修旁路的電路，在UPS需要維修時通過維修旁路手動以先合后斷的方式將負載換到旁路電源。
將負載從一個電源轉換到另一個電源供電的開關稱為負載轉換開關。UPS的負載轉換開關的種類很多，圖1采用的是由機械開關K2、K4和靜態開關組成的混合轉換開關。在從UPS向旁路電源進行轉換時，靜態開關首先接通，然后K4接通，K2斷開。因此靜態開關只是瞬時承受負載。這種轉換開關既有轉換速度開的優點，又有優良的隔離性能，而且可靠性高。
1.2 雙變換UPS系統的優點
（1） 負載與交流輸入電源的干擾完全隔離。交流輸入電源的干擾不會影響關鍵負載。
（2） 負載始終由逆變器提供高質量的電源，在交流輸入電源正常時，逆變器由整流器供電，交流輸入電源故障時，逆變器由與整流器并聯浮充的蓄電池供電，在此過程中沒有電路的轉換，沒有任何供電中斷或輸出電壓的瞬時下降。
（3） 當交流輸入電源的電壓在規定的范圍內波動時，整流器能正常工作，不需要蓄電池放電；當交流輸入電源的頻率在負載要求的指標范圍以內或以外波動時，只要交流輸入電源的電壓在規定的范圍內，整流器仍能正常工作（整流器能適應很寬的輸入電源頻率變化），不需要蓄電池放電。需要說明的是，當交流輸入電源的頻率在負載要求的指標范圍以內時，UPS系統輸出頻率跟蹤交流輸入電源的頻率（內同步）；當交流輸入電源的頻率在負載要求的指標范圍以外時，UPS系統輸出頻率跟蹤內部頻率基準（外同步）。無論運行在內同步或外同步，逆變器需要的直流電源都來自整流器，一般只有當交流輸入電源電壓超出規定的范圍或故障時，UPS才轉入儲能方式，由蓄電池放電供給逆變器。因此，蓄電池放電的幾率相對較小（比其他任何UPS的蓄電池放電的幾率都小），故可延長蓄電池的壽命。
（4） 允許的交流輸入電壓變化范圍較寬（
（5） 輸出頻率穩定度高（內同步時，
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